고성능 초음파를 이용한 타이어 고무 재활용
폐타이어 고무는 독성이 있고 생분해되지 않는 물질로 폐기가 환경적, 경제적 문제입니다. 초음파 탈황은 폐 타이어 고무를 재활용하는 빠르고 효율적인 방법으로 폐 타이어를 재사용 할 수 있습니다. 초음파 타이어 고무 재활용은 비교적 간단한 과정으로 성공적으로 테스트되었습니다. Linear process scalability of ultrasonic tire recycling makes it possible to treat large volumes on industrial scale at economical costs.
고무 폐기물 문제
폐타이어 고무는 독성과 비분해성으로 인해 심각한 환경 문제를 일으킵니다. 그들의 가황 가교 탄소 구조와 독성은 폐기를 환경 부담으로 만듭니다. 기존의 고무 재활용 기술은 비경제적이고 친환경적이지 않으며, 재활용 고무로 생산된 새로운 고무 소재는 폐고무의 주요 고분자 사슬이 변형되고 약화되기 때문에 품질이 낮습니다.
타이어는 가장 문제가 많은 폐기물 중 하나이기 때문에 환경 친화적이고 경제적인 방법 또는 재활용이 필요합니다. 열분해 및 탈황은 타이어의 가장 성공적인 재활용 공정입니다. 폐타이어 재활용의 진전은 타이어 고무의 환경 부담을 막는 데 필수적이며 매립지에 타이어를 버리는 것을 줄이는 데 도움이 됩니다.
초음파 처리는 현대 타이어 재활용 공정, 열분해 및 탈황을 강화하고 개선 할 수 있습니다.
폐고무의 탈경을 위한 초음파 시스템
뜨거운 탄성 중합체에 초음파 처리를 결합하는 맞춤형 압출기 블록
타이어 고무의 초음파 devulcanization
초음파 탈황에 의해 타이어의 황-황 및 황-탄소 화학 결합이 교차 결합되어 부드러운 고무 용융이 발생합니다. 이 초음파로 생성된 고무 용융물은 재처리되어 새 타이어와 같은 새로운 고무 제품으로 성형될 수 있습니다. 초음파 devulcanization의 주요 장점은 필요한 열이 현저히 낮다는 것입니다. 먼저, 폐 타이어 부품은 약 400ºF 또는 200ºC로 가열 된 다음 플로우 셀을 통해 스크류 피더로 공급되며, 폐 고무는 고압에서 고성능 초음파로 초음파 처리됩니다. 초음파 탈황 동안 고무는 이전의 고체 상태에서 점성이 높은 물질로 변형됩니다. 강렬한 초음파는 가황 엘라스토머의 3 차원 네트워크를 빠르게 끊습니다. 화학 결합을 decrosslinking하는 초음파 처리는 몇 초 밖에 걸리지 않습니다. 초음파 처리 된 고무 용융물은 경화제와 필러로 강화되어 새로운 고무 제품으로 성형 될 수 있습니다.
열분해 잔류물의 초음파 업그레이드
열분해 잔류 물은 열분해 카본 블랙을 얻기 위해 염산 및 불화수소산에서 초음파 처리하여 업그레이드 할 수 있습니다. 초음파 처리는 폐 타이어의 열분해 잔류 물을 고부가가치 상업용 카본 블랙으로 성공적으로 업그레이드 할 수 있습니다. 초음파 후 열분해 처리는 폐타이어 열분해의 전반적인 효율성을 크게 향상시킵니다.
고성능 초음파발생기
Hielscher 초음파는 고성능 초음파 공정과 관련하여 경험이 풍부한 파트너입니다. 초음파 탈황에는 고압 및 고온 조건에서 작동할 수 있는 고출력 산업용 초음파 프로세서가 필요합니다. 또 다른 전제 조건은 매우 높은 진폭을 전달하는 것입니다. 최대 200μm의 진폭을 24/7 작동에서 쉽게 연속적으로 실행할 수 있습니다. 더 높은 진폭을 위해 맞춤형 초음파 소노트로드를 사용할 수 있습니다. Hielscher의 고압 / 고온 소노트로드는 탈가황 공정의 까다로운 조건에 맞게 제조 및 조정됩니다. 맞춤형 다이를 사용하면 초음파 혼 (sonotrode)이 압출기 배럴에 삽입됩니다. Hielscher의 초음파 장비의 견고 함은 중장비 및 까다로운 환경에서 24/7 작동을 가능하게합니다. 고성능 및 신뢰성은 Hielscher 초음파를 고무 재생의 작업 말로 바꿉니다!
아래 표는 초음파기의 대략적인 처리 용량을 나타냅니다.
| 배치 볼륨(Batch Volume) | 유량 | 권장 장치 |
|---|---|---|
| 1 내지 500mL | 10 내지 200mL/분 | 업100H |
| 10 내지 2000mL | 20 내지 400mL/분 | UP200HT, UP400ST |
| 0.1 내지 20L | 0.2 내지 4L/min | UIP2000hdT 님 |
| 10에서 100L | 2 내지 10L/min | UIP4000hdt 님 |
| N.A. 개시 | 10 내지 100L/min | UIP16000 |
| N.A. 개시 | 큰 | 의 클러스터 UIP16000 |
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문헌/참고문헌
- 홍창국; 이사예프, A.I. (2003): 고무 재활용에 고출력 초음파를 적용합니다. 한국고무학회: Elastomers and Composites, Vol 38, Issue 2; 2003. 103-121.
- 발베카르, 라쉬미; 모하마드. 아피크, 줄케플라이; 라마라드, 수간티; 칼리드, 시디키 (2018): 아민계 용제와 초음파 에너지를 이용한 폐타이어 고무의 탈곡. MATEC 웹 컨퍼런스 Vol. 152, 2018.
- 텅치엔 첸(Teng-Chien Chen), 윈웨이 셴(Yun-Hwei Shen), 웬지 리(Wen-Jhy Lee), 치청 린(Chih-Chung Lin), 멩웨이완(Meng-Wei Wan) (2010): 폐타이어의 열분해 오일을 활용하는 데 적용되는 초음파 보조 산화 탈황 공정에 대한 연구. Journal of Cleaner Production, 제18권, 제18호, 2010. 1850-1858.
알아 둘 만한 가치가 있는 사실
가황(vulcanization) / 탈막화(Devulcanization)
경화 내구성과 유연성이 떨어지는 천연고무를 단단하고 내구성 있게 만드는 공정입니다. 따라서, 천연 고무가 가열되고 유황을 첨가함으로써 중합체 사이에 가교가 이루어집니다. 폴리이소프렌(polyisoprenes)이라고 하는 고분자 고무 분자를 가교시킴으로써 황 원자로 서로 결합됩니다. 가황을 통해 소위 가황 고무가 생산되어 더 높은 성능과 내구성을 제공합니다. 가황 고무는 타이어, 고무 호스, 신발 밑창, 장난감 등에서 찾을 수 있습니다.
탈가황화 가교 구조, 특히 황-황 및/또는 탄소-황 결합을 절단하는 기술입니다. 이것은 기계 화학적, 화학적, 생물학적 및 고출력 초음파를 사용하는 등 다양한 방법으로 수행 할 수 있습니다.
고무
고무는 엘라스토머라고도 합니다. 엘라스토머는 Elastic Polymer의 약자입니다. 엘라스토머는 점탄성 특성을 나타냅니다: 그들은 끈적거리고 매우 탄력 있는 폴리머입니다. 고무라는 용어는 유용하기 위해 가황 또는 경화되어야 하는 엘라스토머 그룹을 구별하는 데 자주 사용됩니다.
타이어 고무는 무엇으로 만들어졌습니까?
타이어 고무(미국 영어) 또는 타이어 고무(영국 영어)는 고무, 필러 및 기타 첨가제를 포함한 여러 구성 요소로 만들어집니다. 타이어 고무는 고무 나무의 껍질 또는 합성 고무에서 분비되는 라텍스 sup로 만든 천연 고무로 구성 될 수 있습니다. 합성 고무는 석유로 만들어집니다. 가장 일반적인 합성 고무 형태는 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 폴리부타디엔 고무 및 부틸 고무입니다. 고무가 타이어의 주성분이지만 필러와 첨가제가 통합되어 보다 기능적인 타이어 소재를 만듭니다. 카본 블랙 및/또는 실리카는 타이어 화합물을 강화하기 위해 첨가되는 매우 일반적인 타이어 필러입니다. 카본 블랙과 실리카는 접지력을 향상시키고 수 타이어는 펑크에 더 강하며 타이어의 회전 저항을 줄입니다. 산화 방지제, 오존 방지제 및 노화 방지제는 타이어 품질을 향상시키고 타이어 수명을 연장하는 다른 첨가제입니다.